一种基于PTO减摇的双机头浮式风电装备的制作方法

本发明涉及海上风力发电领域，特别涉及一种基于pto减摇的双机头浮式风电装备。

背景技术：

1、当前海上风能的开发与利用的趋势是从浅海逐步向深远海发展，在浅海的风能开发利用常采用固定式海上风机，但在水深大于50m的深远海，固定式风机由于经济性和稳定性变差不再适用，而浮式风电由于经济性和稳定性较好成为了深远海风能的开发与利用的重要趋势。不同于固定式风机，浮式风机运动响应较大，尤其是纵荡和纵摇运动与气动载荷耦合作用显著，而且浮式风机的建造成本也相对较大，兆瓦级别的海上浮式风机单台造价通常在 1.5 亿元以上。

2、因此，如何减小海上浮式风机的建造成本和浮式风机的运动响应，降低其对风力机组发电效率的影响，实现降本增效，已成为浮式风机设计的关键；目前，针对这一问题，较为普遍的方法是通过迭代寻找一个运动及成本较优的结构形式。但是迭代过程耗时多，而且耗费资源多且经济性方面并不是很好。

技术实现思路

1、鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供一种基于pto减摇的双机头浮式风电装备，该装置利用pto装置和双机头装备，能够有效减小浮式风电装备在波浪中的运动响应和单位发电功率的建造成本，进而大幅提升了浮式风电装备的总体经济效益。

2、为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

3、一种基于pto减摇的双机头浮式风电装备，包括有锚定缆绳、浮式平台、风力发电机、动态压载舱和波浪能pto装置，锚定缆绳的一端连接浮式平台，锚定缆绳的另一端连接海底海床，浮式平台之间安设有多个波浪能pto装置，浮式平台的内部设有动态压载舱，浮式平台的上端面垂直安设有风电塔筒，所述风电塔筒呈y字型结构并且在顶端两点处安设有风力发电机。

4、优选的方案中，锚定缆绳共设有三根，每根锚定缆绳之间呈度夹角设置。

5、优选的方案中，浮式平台包括有大浮体和小浮体，大浮体和小浮体之间通过横杆和斜撑杆相互连接并构成三角型。

6、优选的方案中，大浮体和小浮体为空心柱结构，大浮体和小浮体的内部设有动态压载舱，大浮体的底部设有垂荡板，横杆上套接有波浪能pto装置。

7、优选的方案中，大浮体和小浮体上设置有舱门并连通舱体内部。

8、优选的方案中，浪能pto装置包括有套筒，所述套筒套接在横杆上并可调整位置，套筒内部设置有阻尼减摇器和刚度减摇器，所述阻尼减摇器和刚度减摇器通过线缆连接浮子，浮子漂浮在海平面上。

9、优选的方案中，动态压载舱包括有柱内压载舱、固定压载舱和外围压载舱；所述柱内压载舱安设在大浮体和小浮体下端处的柱状体内，固定压载舱安设在垂荡板的下端面，多个外围压载舱安设在固定压载舱的外围处并围绕固定压载舱呈环形对称分布。

10、优选的方案中，柱内压载舱和外围压载舱内安设有水阀和抽水机，柱内压载舱和外围压载舱通过水阀和抽水机可控制舱内海水的总装载量。

11、本专利可达到以下有益效果：

12、1、本发明利用横杆上的波浪能pto装置，具备主动减摇能力，能有效提高浮式风电基础的耐波性，减小浮式风电基础的动力响应，同时辅以波浪能利用，增大系统的发电效率；

13、2、本发明通过y形风电塔筒，可一次性安装两台风力发电机并同时投入运行，有效提高了浮式平台的空间利用率，达到降本增效的目的；

14、3、本发明将单点系泊系统应用于浮式风机上，可有效降低系泊系统的成本，并由于风浪流大体同向，可实现自动对风，减小风力效率损失；

15、4、本发明采用多浮体通过横撑、斜撑相联的结构，可有效降低浮式基础钢材重量，并降低建造成本；

16、5、本发明通过设置动态压载舱，当浮体受到风浪流的影响时，可调节压载增大浮式风电基础的回复力矩，能增大风电基础的稳性并有效减小风电基础的运动响应。

技术特征：

1.一种基于pto减摇的双机头浮式风电装备，包括有锚定缆绳（1）、浮式平台（2）、风力发电机（5）、动态压载舱（6）和波浪能pto装置（3），其特征在于：锚定缆绳（1）的一端连接浮式平台（2），锚定缆绳（1）的另一端连接海底海床，浮式平台（2）之间安设有多个波浪能pto装置（3），浮式平台（2）的内部设有动态压载舱（6），浮式平台（2）的上端面垂直安设有风电塔筒（4），所述风电塔筒（4）呈y字型结构并且在顶端两点处安设有风力发电机（5）。

2.根据权利要求1所述的基于pto减摇的双机头浮式风电装备，其特征在于：锚定缆绳（1）共设有三根，每根锚定缆绳（1）之间呈120度夹角设置。

3.根据权利要求1所述的基于pto减摇的双机头浮式风电装备，其特征在于：浮式平台（2）包括有大浮体（201）和小浮体（203），大浮体（201）和小浮体（203）之间通过横杆（204）和斜撑杆（205）相互连接并构成三角型。

4.根据权利要求3所述的基于pto减摇的双机头浮式风电装备，其特征在于：大浮体（201）和小浮体（203）为空心柱结构，大浮体（201）和小浮体（203）的内部设有动态压载舱（6），大浮体（201）的底部设有垂荡板（202），横杆（204）上套接有波浪能pto装置（3）。

5.根据权利要求4所述的基于pto减摇的双机头浮式风电装备，其特征在于：大浮体（201）和小浮体（203）上设置有舱门并连通舱体内部。

6.根据权利要求4所述的基于pto减摇的双机头浮式风电装备，其特征在于：波浪能pto装置（3）包括有套筒（301），所述套筒（301）套接在横杆（204）上并可调整位置，套筒（301）内部设置有阻尼减摇器（302）和刚度减摇器（303），所述阻尼减摇器（302）和刚度减摇器（303）通过线缆连接浮子（304），浮子（304）漂浮在海平面上。

7.根据权利要求4所述的基于pto减摇的双机头浮式风电装备，其特征在于：动态压载舱（6）包括有柱内压载舱（601）、固定压载舱（602）和外围压载舱（603）；所述柱内压载舱（601）安设在大浮体（201）和小浮体（203）下端处的柱状体内，固定压载舱（602）安设在垂荡板（202）的下端面，多个外围压载舱（603）安设在固定压载舱（602）的外围处并围绕固定压载舱（602）呈环形对称分布。

8.根据权利要求7所述的基于pto减摇的双机头浮式风电装备，其特征在于：柱内压载舱（601）和外围压载舱（603）内安设有水阀和抽水机，柱内压载舱（601）和外围压载舱（603）通过水阀和抽水机可控制舱内海水的总装载量。

技术总结
一种基于PTO减摇的双机头浮式风电装备，包括有锚定缆绳、浮式平台、风力发电机、动态压载舱和波浪能PTO装置，锚定缆绳的一端连接浮式平台，锚定缆绳的另一端连接海底海床，浮式平台之间安设有多个波浪能PTO装置，浮式平台的内部设有动态压载舱，浮式平台的上端面垂直安设有风电塔筒，所述风电塔筒呈Y字型结构并且在顶端两点处安设有风力发电机；本发明利用PTO装置和双机头装备，能够有效减小浮式风电装备在波浪中的运动响应和单位发电功率的建造成本，进而大幅提升了浮式风电装备的总体经济效益。

技术研发人员：樊天慧,薛洋洋,刘运志,方剑虎,杜昱宏,陈超核,刘俊峰,许新鑫,严心宽,韩煜,周天晨
受保护的技术使用者：三峡新能源阳江发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13